Гетероциклічні ароматичні сполуки презентация

Содержание

П'ЯТИЧЛЕННІ ГЕТЕРОЦИКЛИ З ОДНИМ ГЕТЕРОАТОМОМ Пірол Фуран Тіофен П'ятичленні гетероцикли можна розглядати, як продукт заміщення в бензеновому ядрі фтагмента

Слайд 1ГЕТЕРОЦИКЛІЧНІ АРОМАТИЧНІ СПОЛУКИ
Гетероциклічні сполуки - речовини, що містять у молекулах цикли,

у яких один або більше атомів є елементами, відмінними від вуглецю, (O, S, N, P тощо). Гетероциклічні сполуки, як правило, мають ароматичний характер.
Їх класифікують:
1. За загальним числом атомів у циклі (три-, чотири-, п’ятичленні, тощо);
2. За кількістю гетероатомів (1, 2, 3 тощо);
3. За природою гетероатомів


Слайд 2П'ЯТИЧЛЕННІ ГЕТЕРОЦИКЛИ З ОДНИМ ГЕТЕРОАТОМОМ





Пірол Фуран

Тіофен

П'ятичленні гетероцикли можна розглядати, як продукт заміщення в бензеновому ядрі фтагмента —СН=СН— на гетероатом з неподіленою парою електронів.



Слайд 3ρ-Обіталь гетероатома, на якій розташована неподілена пара електронів вступає в спряження

з π-орбіталями двох π-зв’язків, утворюючи циклічну спряжену π-електронну систему, у якій на 5-ти спряжених орбіталях знаходяться 6 електронів (4 р-електрони від двох подвійних зв'язків і два від гетероатома). Така циклічна спряжена система відповідає правилу Хюккеля, а значить має ароматичний характер.



Слайд 4  Цікаво відмітити, що в результаті спряження електронної пари азоту пірол

втрачає основні властивості, притаманні іншим амінам. З тієї ж причини фуран не проявляє властивостей етерів, а тіофен – сульфідів. Так, останній не окиснюється за атомом сірки, що характерно для аліфатитчних сульфідів.

Вказані гетероцикли мають досить високу енергію резонансної стабілізації, хоч і меншу, ніж у бензену. Так, енергія спряження для тіофону складає приблизно 120 кДж/моль, піролу 110, а для фурану – 80 кДж/моль. Нагадаємо, що енергія спряження бензену становить 152 кДж/моль.


Слайд 5ФУРАН ТА ЙОГО ПОХІДНІ  
Фуран - безбарвна рідина із запахом хлороформу.
1. Одержання
Основний

промисловий метод добування фурану - декарбонілування фурфуролу




Декарбоксилювання2-фуранкарбонової (пірослизової) кислоти



Слайд 6Фурфурол і пірослизову кислоту одержують, відповідно, з альдопентоз і цукрової кислоти.



Альдопентоза Фурфурол




Цукрова

2-Фуранкарбонова
кислота (пірослизова)
кислота


Слайд 7Хімічні властивості
Фуран під дією кислот легко протонується за α-вуглецевим атомом, втрачаючи

при цьому ароматичні властивості.




Утворений спряжений катіон далі обсмолюється або полімеризується з розривом циклу. Таке руйнування структури під дією кислот називається ацидофобністю.

При введенні у фурановий цикл електроноакцепторних замісників стійкість гетероциклу до дії кислот підвищується.



Слайд 8Реакції електрофільного заміщення
Незважаючи на низьку стабільність фуран здатний до реакцій електрофільного

заміщення (сульфування, нітрування, ацилювання, галогенування), хоча умови цих реакцій сильно відрізняються від тих, в яких реагує бензен. Це пов’язано, в першу чергу з високою ацидофобністю фурану.

Як уже зазначалось, у α,α′-положеннях фурану спостерігається підвищена електронна густина. Тому в реакціях SE утворюються переважно α-похідні.

Слайд 91. Галогенування
Безпосередня взаємодія з бромом може призвести до окиснення фурану, тому

як бромуючий агент використовують комплекс піридину або діоксану з бромом.



2. Нітрування
Фуран можна пронітрувати ацетилнітратом у присутності піридину.



Слайд 103. Сульфування
Комплекс піридину з сірка(VI)оксидом є доволі активним сульфуючим агентом, здатним

сульфувати фуран.




4. Ацилювання фурану здійснюють у присутності кислот Льюїса (ZnCI2 або SnCI4. Як ацилюючі агенти, використовують, переважно, ангідриди кислот.



Слайд 11Реакції приєднання
При каталітичному гідруванні фуран перетворюється у тетрагідрофуран



Тетрагідрофуран

 Реакція окиснення
При окисленні фурану

отримують малеїновий ангідрид.




Слайд 12 ТІОФЕН ТА ЙОГО ПОХІДНІ



Тіофен є найстійкішим із п'ятичленних гетероциклів. Він не

має ацидофобних властивостей (не боїться кислот).
Підвищена стабільність тіофену пояснюється здатністю атома сірки надавати вакантні d-орбіталі для делокалізації π-електронів, а також великим атомним радіусом атома сірки, завдяки чому утворюється цикл з меншими викривленнями валентних кутів, а значить і з меншим напруженням циклу.


Слайд 13 Одержання
Тіофен виділяють з кам'яновугільної смоли або синтезують з бутану і

сірки




При взаємодії ацетилену з сірководнем також утворюється тіофен.



Слайд 14Хімічні властивості
Реакції каталітичного гідрування







Ця реакція називається реакцією десульфування і використовується для

очищення нафти від сірковмісних домішок, які є отрутою для каталізаторів процесу крекінгу.



Слайд 15Реакції електрофільного заміщення


Слайд 16Реакції дієнового синтезу 




Диціанацетилен о-Фталодинітрил


Слайд 17ПІРОЛ І ЙОГО ПОХІДНІ
Одержання
Пірол одержують з фурану і аміаку (Ю.К.Юр'єв,1936)


Слайд 18Аналогічним шляхом вдається замінити один гетероатом на інший (взаємне перетворення циклів

за Юр'євим)



Слайд 19Хімічні властивості
Кислотно-основні властивості
Завдяки участі неподіленої пари електронів атома азоту в спряженні,

пірол є дуже слабкою основою і одночасно слабкою кислотою (за силою кислоти порівняний з етанолом). Як слаба кислота він утворює солі, які у воді повністю гідролізовані.






Піролкалій



Слайд 20 Ацидофобні властивості


Пірол ацидофобний. Він легко протонується, що веде до

руйнування його спряженого циклу, аналогічно до фурану.



Реакції електрофільного заміщення


Слайд 22Реакції приєднання
Пірол приєднує водень у момент виділення з утворенням піроліну або

каталітично збуджений водень, в результаті чого утворюється піролідин.


Слайд 23Реакції розщеплення пірольного кільця
Гідроксиламін легко розщеплює пірольне кільце за схемою:





Діоксим бурштинового

альдегіду


Слайд 24 З похідних піролідину велике значення має піролідон (лактам γ-амінобутиратної кислоти). При

нагріванні він полімеризується з утворенням поліаміду, з якого виготовляють синтетичне волокно “найлон-4”.



Слайд 25При конденсації з ацетиленом утворюється вінілпіролідон. При температурі вищій 140о він

полімеризується з утворенням полівініпіралідону, який застосовується як замінник плазми крові, для виготовлення ліків пролонгованої дії, біосумісних полімерних матеріалів тощо.



Слайд 26П'ятичленні гетероцикли з конденсованими ядрами








Індол Тіонафтен
(α ,β -бензопірол) (α,β -бензотіофен)


Слайд 27ІНДОЛ
Одержання
Індол міститься у кам'яновугільній смолі.
Синтетично його отримують реакцією циклізації фенілгідразонів




Слайд 28або конденсацією аніліну з ацетиленом за методом О.Чічібабіна.


Слайд 29Хімічні властивості
За своєю будовою і властивостями він нагадує нафтален.

Індол виявляє ацидофобні

властивості, а під дією лугів утворює металічні похідні індолу


Слайд 30На відміну від піролу, в індолі реакції електрофільного заміщення протікають не

біля другого, а біля третього атома вуглецю, що зумовлено впливом бензенового кільця. Індол та його похідні відіграють надзвичайно важливу роль у живій природі. Велике значення має β-індолілоцтова кислота (гетероауксин) – стимулятор росту рослин:



Слайд 31β-Індоліланін (триптофан) – одна з найважливіших незамінимих амінокислот.


Слайд 32Індоксил
Найважливішим з кисневмісних похідних індолу є індоксил (3-оксоіндол), який отримують циклізацією

феніламінооцтової кислоти (метод Геймана):


Слайд 33або з орто-амінобензоатної кислоти (другий метод Геймана):


Слайд 34Індоксил у розчинах здатний до кето-енольної таутомерії.


Слайд 35Індиго
При окисненні індоксилу на повітрі утворюється барвник синього кольору - індиго:


Слайд 36
Раніше індиго добували з тропічної рослини “indigofera”. Він здавна відомий, але

не втратив і сьогодні свого значення. Ним традиційно фарбують джинсові тканини. Хоча тепер замість натурального індиго майже всюди використовують синтетичний барвник.
Індиго не розчиняється у воді. Тому, щоб пофарбувати ним волокно, треба перевести його у водорозчинну форму. Для цього індиго відновлюють і одержують розчинну у воді безбарвну форму – “біле індиго”. Волокно просочують розчином “білого індиго” і потім сушать на повітрі. Під дією кисню повітря “біле індиго” окиснюється до “синього індиго” і волокно набуває забарвлення. Такий процес фарбування, при якому нерозчинний барвник переводять у розчинну форму, наносять у вигляді розчину на тканину або волокно і потім знову роблять нерозчинним – називають кубовим фарбуванням.


Слайд 37



Кетонна форма Енольна форма
“біле індиго”


Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика